KR20040014981A

KR20040014981A - 위치 센서

Info

Publication number: KR20040014981A
Application number: KR10-2003-7002948A
Authority: KR
Inventors: 니와마사히사
Original assignee: 마츠시다 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-02-18
Also published as: WO2003002947A1; CN1464972A; DE60217457D1; US6909279B2; EP1314964B1; US20030173952A1; KR100487878B1; CN1247961C; DE60217457T2; EP1314964A1; EP1314964A4

Abstract

본 발명은 정전류 회로로부터 검출 코일에 교류 전류를 공급함과 동시에, 직류 전류를 공급하고, 전체 변위 구간의 검출부의 출력 전압의 피크값의 온도 계수의 변동폭이 교류 전류의 주파수에서의 검출 코일의 임피던스의 교류 성분의 온도 계수의 변동폭보다 작아지도록, 직류 전류와 교류 전류의 비율과, 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율과, 직류 전류와 교류 전류의 비율의 온도 특성과, 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율의 온도 특성 중 어느 하나 이상을 설정한다.

Description

위치 센서{POSITION SENSOR}

종래의 위치 센서로서, 검출 코일에 코어를 삽입하고 검출 코일의 임피던스의 변화를 검출하여, 변위 신호를 출력하는 위치 센서가 제안되어 있다. 도 34는 이 위치 센서의 검출부의 개요도, 도 35는 코어 변위(X)와 검출 코일(2)의 교류 임피던스(Zac)의 관계를 나타내는 개요도, 도 36은 전체 회로의 개요도이다. 또한, 교류 임피던스(Zac)는 실부와 허부로 이루어져 있으며, 도 35에서는 변위(X)가 클수록 코어(301)의 검출 코일(302)에 대한 관입량(貫入量)이 많아져, 교류 임피던스(Zac)는 증대하고 있으나, 변위(X)가 클수록 코어(301)의 검출 코일(302)에 대한 관입량이 적어지는 구성으로 하여, 변위(X)가 클수록 교류 임피던스(Zac)가 감소하는 구성이어도 된다.

상기 종래의 위치 센서에서는, 일반적으로 검출 코일(302)에 교류 전류를 부여하고, 검출 코일(302)의 양단에 발생하는 전압의 진폭이나 위상을 검출하여, 적당한 신호 처리를 행한다. 여기서, 교류 전류를 부여하는 것은, 검출 코일(302)의 교류 임피던스(Zac)에 비례한 전압 진폭이 얻어지기 때문이다.

그러나, 코어(301)가 자성체인 경우, 코어(301)의 삽입시의 검출 코일(302)의 임피던스(Z)의 온도 변화율(온도 계수)은 코어(301)의 변위(X)에 대해 일률적이지 않아, 도 37과 같이 코어(301)의 삽입량이 많을수록 온도 변화율(△)(dZac/dt)도 커지는 것이 알려져 있다. 이 때문에, 검출 코일(302)의 출력 전압을 회로적으로 온도 보상하여 변위 신호를 얻기 위해서는 회로 구성이 복잡해진다는 문제가 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위해, US특허 5003258, US특허 4864232, US특허 5898300 등의 기술이 있다. 도 38은 US특허 5003258에 기재된 도면이다. 이들은 본질적으로 코어(401)의 자성체(421)에 의한 임피던스(Z)(인덕턴스 성분)의 온도 변화와 비자성체(422)에 의한 임피던스(Z)(와전류 성분)의 온도 변화를 상쇄하도록, 검출 코일(402)을 만들어 넣은 것이다.

즉, 검출 코일(402)의 임피던스(Z)의 온도 계수가 코어(401)의 변위(X)에 의존하는 문제점에 대해, 검출 코일(402) 및 그 주변의 구조를 고안함으로써, 임피던스(Z)의 온도 계수의 변위 의존성을 작게 하는 것이었다. 그러나, 이 경우도 부품 점수가 많아지고, 부품간의 위치 결정이 곤란하며, 검출 코일에 대한 설계 제약이 많고, 범용성이 부족하여, 상기 이유에 의한 비용 상승의 문제점이 발생했다.

다음으로, 도 34의 검출 코일(302)의 변위(X)와 검출 코일(302)의 교류 임피던스(Zac)의 관계를 도 35로부터, 조금 더 실제에 가까운 상태로 도시한 것이 도 39이다. 도 39에서는, 스트로크의 중앙 부분에 대해서는 변위(X)에 대한 교류 임피던스(Zac)의 직선성이 좋지만, 양단부에서 직선성이 나빠져 있다. 특히, 검출 코일(302) 내에 들어가는 코어(301)의 관입이 적은 경우에 직선성이 특히 나쁘다.이는 코어(301)의 선단 부분은 다른 부분에 비해 검출 코일(302)의 임피던스(Z)의 증가에 기여하는 비율이 낮기 때문이라고 생각된다. 이를 단부 효과라 칭하는 경우가 있다.

통상은, 원하는 변위 구간이 중앙부의 직선성이 좋은 구간이 되도록 센서를 구성하나, 치수상의 제약이 있는 경우 등, 상기의 이유에 의해 원하는 직선성을 얻는 것이 어렵다는 문제도 있었다.

다음으로, 종래의 구조상의 문제에 대해 설명한다. 위치 센서의 직선성을 향상시키기 위한 하나의 형상적인 수단으로서, 보빈 감음부의 단면적을 가능한 한 작게 하여 보빈(315)(도 34 참조)의 권선부의 단면적에 대한 코어(301)의 단면적의 비율을 가능한 한 크게 하는 방법이 있다. 이 경우, 보빈(315)의 권선부의 내벽(관통구멍의 측면)과 코어(301) 사이의 클리어런스는 작은 편이 좋다.

여기서, 보빈(315)이 플라스틱 등의 비금속체로 형성되어 있는 한, 코어(301)와 보빈(315)의 내벽이 접촉해도 전기적 특성(코일 임피던스 등)에는 큰 영향은 없으나, 코어(301)와 보빈(315)의 내벽이 접촉함으로써, 코어(301)와 검출 코일(302)이 순조롭게 상대 변위하지 않게 되어, 코어(301)의 변형이나, 기계적 히스테리시스의 발생 등의 문제를 발생시키는 경우가 있다.

특히, 회전형 위치 센서의 경우, 만곡된 코어와 만곡된 검출 코일의 위치 결정이 어려우므로, 코어와 보빈의 내벽이 접촉하여 상술한 바와 같은 문제를 발생시키는 경우가 많아지고 있다.

또한, 이러한 회전형 위치 센서의 경우, 코일 권선에 관한 이하와 같은 문제점도 있다. 먼저, 보빈이 만곡되어 있기 때문에 균일한 권선이 어렵고, 권선에 긴 시간을 요한다. 또, 만곡된 보빈에 권선하는 경우, 권선시의 장력에 의해 권선 후의 보빈의 곡률이 국부적으로 권선 전의 곡률보다 커져버려, 이 곡률 변화에 의해 상술한 바와 같이 코어와 보빈 감음부의 내벽의 걸림이 발생하여, 극단적인 경우에는 가동체가 도중까지밖에 변위할 수 없게 되는 경우도 있다.

<발명의 개시>

본 발명의 목적은, 변위에 대한 검출 코일의 임피던스의 온도 계수의 변화를 간단한 회로로 보상할 수 있는 위치 센서를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 국면에 따른 위치 센서는, 소정의 진폭의 직류 전류에 소정의 주파수 및 진폭의 교류 전류를 중첩한 정전류를 출력하는 정전류 회로와, 정전류가 공급되는 적어도 검출 코일로 이루어지는 검출부와, 검출 코일에 대해 검출 코일의 권축 방향으로 상대 변위하는 코어와, 정전류에 의해 발생하는 검출부의 출력 전압의 피크값에 기초하여 코어와 검출 코일의 위치 정보를 나타내는 변위 신호를 출력하는 신호 처리 회로를 구비하고, 코어의 검출 코일에 대한 전체 변위 구간에서의 검출부의 출력 전압의 피크값의 온도 계수의 변동폭이, 코어의 검출 코일에 대한 전체 변위 구간에서의 상기 소정의 주파수에서의 검출부의 임피던스의 교류 성분의 온도 계수의 변동폭보다 작아지도록, 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율과, 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율과, 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율의 온도 특성과, 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율의 온도 특성 중 어느 하나 이상을 설정하는 것이다.

이 구성에 의하면, 검출 대상에 따라 검출 코일을 자유롭게 선택할 수 있는 동시에, 회로 상의 정수를 설정함으로써 검출 코일의 임피던스의 온도 계수의 변위 의존성을 용이하게 저감할 수 있고, 변위에 대한 검출 코일의 임피던스의 온도 계수의 변화를 간단한 회로로 보상할 수 있다.

본 발명은 이동체의 변위를 검출하는 위치 센서에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1의 회로 구성을 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 실시형태 1의 상면을 나타낸 도면,

도 3은 본 발명의 실시형태 1의 측면 단면을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명의 실시형태 1의 검출 코일의 단면을 나타낸 도면,

도 5는 본 발명의 실시형태 1의 검출 코일의 양단 전압 파형을 나타낸 도면,

도 6은 본 발명의 실시형태 1의 회전 각도와 검출 코일의 임피던스의 관계를 나타낸 도면,

도 7은 본 발명의 실시형태 1의 회전 각도와 검출 코일의 양단 전압의 관계를 나타낸 도면,

도 8은 본 발명의 실시형태 1의 회전 각도와 검출 코일의 양단 전압의 온도 계수의 관계를 나타낸 도면,

도 9는 본 발명의 실시형태 1의 회전 각도와 검출 코일의 양단 피크 전압의 온도 계수의 관계를 나타낸 도면,

도 10은 본 발명의 실시형태 1의 정전류 회로와 신호 처리 회로의 구체적인 회로 구성을 나타낸 도면,

도 11은 본 발명의 실시형태 1의 발진 회로의 구체적인 회로 구성을 나타낸 도면,

도 12는 본 발명의 실시형태 1의 전압-전류 변환 회로의 다른 회로 구성을 나타낸 도면,

도 13은 본 발명의 실시형태 1의 정전류 회로의 다른 회로 구성을 나타낸 도면,

도 14는 본 발명의 실시형태 1의 다른 회로 구성을 나타낸 도면,

도 15는 회전 각도와 검출 코일의 양단 전압의 온도 계수의 관계를 나타낸 참고도,

도 16은 본 발명의 실시형태 2의 검출 코일의 등가 회로를 나타낸 도면,

도 17은 본 발명의 실시형태 2의 표피 효과에 의한 구리선의 저항치 변동을 나타낸 도면,

도 18은 본 발명의 실시형태 2의 근접 효과에 의한 구리선의 저항치 변동을 나타낸 도면,

도 19는 본 발명의 실시형태 3의 코어에 사용하는 자성체의 특성을 나타낸 도면,

도 20은 본 발명의 실시형태 3의 각도 스팬과 검출 코일의 교류 임피던스의 직선성의 관계를 주파수별로 나타낸 도면,

도 21은 본 발명의 실시형태 3의 코어의 단부를 나타낸 도면,

도 22는 본 발명의 실시형태 3의 직선 스트로크 구성의 위치 센서의 측면 단면을 나타낸 도면,

도 23은 본 발명의 실시형태 3의 에지를 제거한 코어의 단부를 나타낸 도면,

도 24는 본 발명의 실시형태 3의 양단부에 유지·고정용 부재를 설치한 검출 코일을 나타낸 도면,

도 25는 본 발명의 실시형태 4의 검출부를 2개 구비하는 제 1 위치 센서의 상면을 나타낸 도면,

도 26은 본 발명의 실시형태 4의 제 1 위치 센서의 측면 단면의 일부를 나타낸 도면,

도 27은 본 발명의 실시형태 4의 검출부를 2개 구비하는 제 2 위치 센서의 상면을 나타낸 도면,

도 28은 본 발명의 실시형태 4의 제 2 위치 센서의 측면 단면의 일부를 나타낸 도면,

도 29는 본 발명의 실시형태 5의 변위 신호를 나타낸 제 1도,

도 30은 본 발명의 실시형태 5의 변위 신호를 나타낸 제 2도,

도 31은 본 발명의 실시형태 5의 변위 신호를 나타낸 제 3도,

도 32는 본 발명의 실시형태 6의 단면 구조를 나타낸 도면,

도 33은 본 발명의 실시형태 6의 회로 구성을 나타낸 도면,

도 34는 종래의 제 1 위치 센서의 측면 단면을 나타낸 도면,

도 35는 종래의 제 1 위치 센서의 변위와 검출 코일의 교류 임피던스의 관계를 나타낸 도면,

도 36은 종래의 제 1 위치 센서의 회로 구성을 나타낸 도면,

도 37은 종래의 제 1 위치 센서의 변위와 검출 코일의 교류 임피던스의 온도 계수의 관계를 나타낸 도면,

도 38은 종래의 제 2 위치 센서의 측면 단면을 나타낸 도면,

도 39는 종래의 제 1 위치 센서의 변위와 검출 코일의 교류 임피던스의 관계를 실제에 가까운 상태로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

(실시형태 1)

본 실시형태의 위치 센서의 회로 구성을 도 1에 나타내고, 상면도를 도 2에, 도 2의 A-A' 단면도를 도 3에 각각 나타내고, 검출 코일(20)의 단면도를 도 4에 나타낸다.

본 실시형태의 위치 센서는 단면 コ자형으로, コ자의 내측에 코팅(21)을 실시하고, 일정 곡률로 만곡된 만곡 보빈(22)에 감긴 검출 코일(20)과, 만곡된 검출 코일(20)의 중심을 회전축으로 하는 원기둥체의 외측에 돌출부(23a)를 형성한 가동 블록(23)과, 돌출부(23a)에 일단을 접속하고, 검출 코일(20)의 중공 부분에 관입하는 일정 곡률로 만곡된 자성 재료로 이루어지는 코어(60)와, 검출 코일(20)의 곡률 변화를 교정하기 위한 곡률 교정용 부재(24)와, 고정면 상에 각 부품을 배치하여 고정하는 하우징(25)과, 소정 진폭의 직류 전류(Idc)에 소정의 주파수(f) 및 진폭(Iac)의 교류 전류를 중첩한 정전류(Id)를 검출 코일(20)에 출력하는 정전류회로(30)와, 정전류 회로(30)가 출력하는 정전류(Id) 및 검출 코일(20)의 임피던스(Z)에 의해 정해지는 검출 코일(20)의 양단 전압(Vs)(검출 신호)의 피크값(V1)에 따라, 코어(60)와 검출 코일(20)의 위치 정보를 나타내는 변위 신호(Vout)를 출력하는 신호 처리 회로(40)를 구비하고, 검출 코일(20)은 정전류(Id)를 공급받아, 검출 신호를 출력하는 검출부(50)를 구성하고 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 만곡 보빈(22)의 단면 형상은, 사출 성형 등에 의해 형성이 용이한 コ자형으로 했으나, 다른 형상이어도 된다.

그리고, 가동 블록(23)이 회전하여, 회전각(θ)이 0°부터 90°가 됨에 따라, 검출 코일(20)에 관입되어 있는 코어(60) 부분이 적어지는 구성으로 되어 있다. 또, 정전류 회로(30)는 소정 진폭의 직류 전압(Vdc')에 소정 주파수(f) 및 진폭(Vac')의 교류 전압을 중첩한 정전압(Vd')을 발생시키는 발진 회로(30a)와, 발진 회로(30a)가 출력하는 정전압(Vd')을 정전류(Id)로 변환하는 전압-전류 변환 회로(30b)로 구성된다.

먼저, 검출부(50)의 검출 신호의 온도 특성에 대해, 구체적인 예를 기초로 설명한다. 통상 위치 센서에서는, 어느 소정의 변위 구간에서의 검출 신호의 출력 직선성 오차가 상온에서 규정되고, 그에 일정한 마진을 부여하여 전체 동작 온도 범위에서의 값을 규정한다. 예를 들면, "위치 검출의 각도 범위 θ = 0 ∼ 90°이고, 검출 신호의 직선성 오차가 상온에서 ±1%FS 이하, -40 ∼ +130℃에서 ±2%FS 이하"와 같은 식이다. 이 경우, 온도 변동 요인에 의한 직선성 오차의 악화는 약 ±1%FS 정도로 억제해야만 한다. 실온을 30℃로 하면, 고온측은 100℃의 온도 폭이 있으므로, 검출 신호가 온도에 대해 직선적인 변화를 한다고 가정한 경우, 온도 변화율(온도 계수)의 변동폭을 ±100ppm/K 이하로 억제해야만 한다.

또, 원하는 변위 구간 내의 임의의 변화에 있어서도, 검출 코일(20)의 양단 전압(Vs)의 피크값(V1)의 온도 계수의 변동폭(△)(dV1/dT)이 ±100ppm/K 이하이면, 일정 온도 계수의 간단한 온도 보상 회로를 부가함으로써, 온도 보상 후의 전압을 그 변위에서의 상온치±100ppm/K로 할 수 있다. 이것이 본 실시형태의 지향하는 바이다.

다음으로, 본 실시형태의 동작에 대해 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 정전류 회로(30)로부터 검출 코일(20)에 교류 전류(Iac)를 공급하는 동시에, 직류 전류(Idc)를 공급한다. 검출 코일(20)의 직류 저항을 Zdc, 교류 전류(Iac)의 발진 주파수(f)에서의 교류 임피던스를 Zdc, 검출 코일(20)의 양단 전압을 Vs로 하면, 전압(Vs)은 직류 전압(Vdc)과 교류 전압(Vac)의 합으로 생각되고,

Vs = Vdc + Vac = Idc × Zdc + Iac × Zac

로 나타낼 수 있다. 수학식 1에서 모든 양은 복소수이나, 전압(Vs)의 피크 전압(V1)만을 생각하면,

V1 = Vdc + Vac = Idc × Zdc + Iac × Zac

가 되고, 수학식 2에서의 모든 양은 실수로서 취급할 수 있으며, 그 파형은 도 5에 나타낸 바와 같이, 피크 전압(V1)을 갖는, 직류 전압(Vdc)과 교류전압(Vac)의 합으로 되어 있다.

도 6은 구리니켈 합금선(GCN15선)으로 감은 검출 코일(20)의 임피던스의 실측치를 기초로 작성한 샘플 데이터이며, 검출 코일(20)의 직류 저항(Zdc)과 교류 임피던스(Zac)를, 도 2의 회전 각도(θ)를 가로축으로 한 그래프에 플롯한 것이다. 여기서는, 임피던스(Z)가 회전 각도(θ)에 대해 완전하게 직선적으로 변화하도록 설정했으나, 실측치에 상당히 가까운 값으로 되어 있다. 또한, 주위 온도 : -40℃, +25℃, +85℃, +130℃에서의 각 데이터를 나타내고 있다.

그리고, 주위 온도 +25℃에서, 직류 저항(Zdc)은 188Ω, 온도 계수는 511ppm/K이며, 교류 임피던스(Zac)는,

Zac = (Z0 + Z' ×θ) × { 1 + (β0 + β' × θ) × T}

으로 표시되고, Z0 = 636Ω, Z' = -3.48Ω/deg이며, β0 = 478ppm/K, β' = -2.49ppm/K/deg이며, θ는 회전 각도, T는 주위의 섭씨 온도를 나타낸다. 여기서, 교류 임피던스(Zac)의 온도 계수는 θ = 0°에서는 478ppm/K, θ=90°에서는 254ppm/K이므로, 그 변동폭(△)(dZac/dT)은 224ppm/K에 달하고 있다.

다음으로, 정전류 회로(30)가 출력하는 직류 전류 Idc = 1.5mA, 교류 전류 Iac = 0.3mA로 하고, 간단히 하기 위해 직류 전류(Idc), 교류 전류(Iac) 및 주파수(f)의 온도 변화율을 제로로 하여 수학식 2로부터, 검출 코일(20)의 양단의 직류 전압(Vdc), 교류 전압(Vac), 및 검출 코일(20)의 양단의 피크 전압(V1)을 플롯한 결과가 도 7의 각 플롯이며, 그들 온도 계수가 도 8이다.

도 8에서 알 수 있듯이, 회전각 θ = 0°∼ 90°에 걸쳐, 피크 전압(V1)의 온도 계수는 대략 450 ∼ 500ppm/K이며, 그 변동폭(△)(dV1/dT)은 대략 50ppm/K이며, 대단히 좁은 변동폭 내에 있다. 따라서, 피크 전압(V1)에 470ppm/K정도의 온도 보상을 실시하면, 보상 후의 전압은 거의 오차없이 상온치로 되돌릴 수 있다.

다음으로, 정전류 회로(30)가 출력하는 교류 전류(Iac) = 0.3mA인 채로, 직류 전류(Idc)를 변화시킨 경우의 피크 전압(V1)의 온도 계수를 도 8과 동일하게 계산한 결과가 도 9이다. 직류 전류(Idc) = 0이면, 그 온도 계수의 변위 의존성은 검출 코일(20)의 임피던스(Z)의 변위 의존성과 동일해진다. 그러나, 직류 전류(Idc)를 늘림에 따라, 직류 전압(Vdc)의 온도 계수에 가까워져 간다. 또, 코어(60)의 검출 코일(20)에 대한 관입량이 적을수록(본 실시형태의 경우는 회전 각도(θ)가 큰 영역일수록), 피크 전압(V1)에서 차지하는 직류 전압(Vdc)의 비율이 크므로(도 7 참조), 직류 전압(Vdc)의 영향을 받기 쉽다.

그리고, 직류 전류(Idc)를 조금이라도 섞으면, 직류 전류(Idc) = 0의 경우보다도, 피크 전압(V1)의 온도 계수의 변동 폭(△)(dV1/dT)은 상당히 개선되고, 직류 전류(Idc)를 늘릴수록, 피크 전압(V1)의 온도 계수의 변동폭(△)(dV1/dT)은 작아지나, 그 개선 정도도 어느 레벨에서 포화한다. 따라서, 직류 전류(Idc)를 늘리는 것은 소비 전류의 증가로 연결되는 경우도 있어, 허용되는 소비 전류와, 피크 전압(V1)의 온도 계수의 변동폭(△)(dV1/dT)의 값으로부터 직류 전류(Idc)의 적정치를 선택하면 되는 것이다. 이 때, 발진 회로(30a)가 발생시키는 직류 전압(Vdc')과 교류 전압(Vac')을 각각 설정함으로써, 정전류(Id)의 직류 전류(Idc)와 교류 전류(Iac)의 비율을 설정할 수 있다.

또, 발진 회로(30a)가 발생시키는 교류 전압(Vac')의 주파수(f)가 높을수록, 직류 전압(Vdc)에 대한 교류 전압(Vac)의 비율이 증대하므로, 주파수(f)를 적정하게 선택하는 것에 의해서도 Vdc와 Vac의 비율을 적정하게 설정할 수 있어, 상기와 동일한 논리가 성립된다.

상기 설명에서는, 직류 전류(Idc), 교류 전류(Iac), 주파수(f)의 각 온도 변화율을 제로로 했으나, 이들에 온도 계수가 있는 경우에는, 도 8에서 직류 전압(Vdc)이나 교류 전압(Vac)의 각 온도 계수가 상하로 시프트하여, 그만큼 피크 전압(V1)의 온도 특성도 변화하게 된다.

도 8이나 도 9에서도 알 수 있듯이, (dV1/dT)는 코어(60)의 관입량이 적은 경우에는, (dVdc/dT)의 영향을 크게 받고, 코어(60)의 삽입량이 많은 경우에는, (dVac/dT)의 영향을 크게 받는다. 이는 피크 전압(V1)에서 차지하는 직류 전압(Vdc)과 교류 전압(Vac)의 구성비로부터 당연히 그렇게 된다. 또한, 코어(60)의 관입량에 관계없이, (dV1/dT)의 값은 (dVdc/dT)의 값과 (dVac/dT)의 값 사이에 있다.

또, 코어(60)의 관입량이 많은(본 실시형태에서는 회전각θ=0°부근) 경우의(dVdc/dT)의 값과 (dVac/dT)의 값을 가능한한 근접하도록 설정하면, (dV1/dT)는 코어(60)의 관입량이 많은 경우(교류 전압(Vac)의 온도 계수의 영향을 받기 쉬우나, 직류 전압(Vdc)과 교류 전압(Vac)이 가깝다)에도, 코어(60)의 관입량이 적은 경우(원래 직류 전압(Vdc)의 온도 계수의 영향을 받기 쉽다)에도,(dVdc/dT)에 가까운 값이 되어, 피크 전압(V1)의 온도 계수의 변동폭(△)(dV1/dT)을 작게 하기 쉽다.

또한, (dVdc/dT)의 값이 코어(60)의 관입량이 최소인 경우의 (dVac/dT)값에 가까운 경우와, 코어(60)의 관입량이 최대인 경우의 (dVac/dT)값에 가까운 경우에서는, 후자 쪽이 피크 전압(V1)의 온도 계수의 변동폭(△)(dV1/dT)을 작게 할 수 있다고 할 수 있다.

구체적으로는 후술하는 방법으로, 직류 저항(Zdc), 교류 임피던스(Zac), 직류 전류(Idc), 교류 전류(Iac), 및 주파수(f)의 각 온도 계수를 적정치로 설정하여, (dVdc/dT)나 (dVac/dT)를 제어하면 된다.

먼저, 직류 저항(Zdc)의 온도 계수는 검출 코일(20)의 권선 재료의 선택으로 정해진다. 권선 재료로는, 통상의 구리선 외에 니크롬선이나 망가닌선, 구리 니켈 합금선(GCN선)도 실용적이다. 통상의 구리선은 체적 저항률의 온도 계수가 크지만, 체적 저항률의 값이 작다는 특징이 있으며, 상기의 그 이외의 선은 체적 저항률의 값은 크지만, 그 온도 계수가 작다는 특징이 있다. 구리 니켈 합금선의 경우, 구리와 니켈의 합금 비율에 따라 체적 저항률과 그 온도 계수를 선택할 수 있다.

다음으로, 직류 전류(Idc), 교류 전류(Iac), 및 주파수(f)에 적당한 온도 계수를 부여하는 방법에 대해 기술한다. 정전류 회로(30)는 도 10에 나타낸 바와 같이, Vdc' ± Vac'의 전압을 출력하는 발진 회로(30a)와 전압-전류 변환 회로(30b)로 구성되고, 전압-전류 변환 회로(30b)는 제어 전원(Vcc)에 일단을 접속한저항(R11)과, 저항(R11)의 타단에 에미터를 접속하고, 발진 회로(30a)에 베이스를 접속하고, 검출 코일(20)에 컬렉터를 접속한 PNP형 트랜지스터(Q11)로 구성된다. 신호 처리 회로(40)는 피크 전압(V1)을 취출하는 구체적인 회로로서 피크 홀드형 정류 회로를 사용하고 있으며, 그 회로는 제어 전원(Vcc)에 일단을 접속한 정전류원(I1)과, 정전류원(I1)의 타단에 컬렉터를 접속하여, 베이스-컬렉터 사이를 접속하고, 검출 코일(20)에 에미터를 접속한 NPN형 트랜지스터(Q12)와, 제어 전원(Vcc)에 컬렉터를 접속하고, 트랜지스터(Q12)의 베이스에 베이스를 접속한 NPN형 트랜지스터(Q13)와, 트랜지스터(Q13)의 에미터와 그랜드 사이에 접속한 콘덴서(C11), 정전류원(I2)의 병렬 회로로 구성되고, 콘덴서(C11)의 양단 전압은, 검출 코일(20)의 양단 전압(Vs)을 정류하여 피크 홀드한 전압, 즉 피크 전압(V1)이 되고, 변위 신호(Vout)로서 출력된다.

그리고, Vdc' ± Vac' 전압을 출력하는 발진 회로(30a)는 도 11에 나타낸 바와 같이, 콤퍼레이터(CP11)와, 콤퍼레이터(CP11)의 비반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속한 저항(R13)과, 콤퍼레이터(CP11)의 반전 입력 단자와 그랜드 사이에 접속하여 전압(Vcc/2)을 출력하는 직류 전원(E11)과, 콤퍼레이터(CP11)의 출력 단자에 일단을 접속한 저항(R14)과, 반전 입력 단자에 저항(R14)의 타단을 접속하고, 비반전 입력 단자에 직류 전원(E11)을 접속한 연산 증폭기(OP1)와, 연산 증폭기(OP1)의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속한 콘덴서(C12)와, 연산 증폭기(OP1)의 출력 단자와 콤퍼레이터(CP11)의 비반전 입력 단자 사이에 접속한 저항(R12)과, 연산 증폭기(OP1)의 출력 단자와 제어 전원(Vcc) 사이에 접속한저항(R15, R16)의 직렬 회로로 구성된다.

이 회로에서, 연산 증폭기(OP1)의 출력(Vosc)은 Vcc/2를 오프셋 중심으로 하는 삼각파가 되고, 출력(Vosc)을 저항(R15, R16)으로 분압함으로써 직류 전압(Vdc'), 교류 전압(Vac')이 결정된다. 이러한 삼각파 발진 회로는, 정현파 발진 회로에 비해 온도 변화에 대해 안정적인 회로를 간단한 구성으로 실현할 수 있다. 방형파 발진 회로로도 안정적인 회로를 값싸게 구성할 수 있으나, 검출 코일(20)에 방형파 전류를 부여해도 방형파 전류의 di/dt에 기인하는 제어하기 힘든 신호 전압이 발생할 뿐이므로, 사용할 수 없다. 그 점에서, 삼각파이면 정현파와 동일하게 코어의 회전 각도(θ)를 반영한 출력 전압을 얻을 수 있는 것이다.

도 11에서 교류 전압(Vac')의 발진 주파수(f)는, (R13/(C12×R14×R12))에 비례하고, 진폭은 (R12/R13)에 비례한다. 따라서, 저항(R12 ∼ R16)이나 콘덴서(C12)의 값 및 온도 계수를 적정하게 선택함으로써 직류 전압(Vdc')이나 교류 전압(Vac')의 값 및 온도 계수를 제어할 수 있다. 특히, 정전류 회로(30) 전체가 모놀리식(monolithic) IC가 되는 경우에도, 콘덴서(C12)는 외부에 부착되는 경우가 많으므로, 콘덴서(C12)로 온도 계수를 조정하는 방법은 유효하다.

또한, 정전류 회로(30) 전체가 모놀리식 IC화되는 경우, 저항(R12 ∼ R16)의 일부 또는 전부의 저항치를 디지털 트리밍에 의해 설정하여, 직류 전류(Idc), 교류 전류(Iac), 및 주파수(f)에 적당한 온도 계수를 부여할 수도 있다. 이 경우, 코어(60)나 검출 코일(20), 및 그 변위 구간 등이 바뀌어도 IC를 바꾸지 않고 사용할 수 있으므로 범용성이 높아진다.

여기서, 디지털 트리밍이란, 조정하는 저항에 미리 병렬로 저항과 스위치 소자의 병렬 회로를 접속해 두고, 디지털 데이터에 의해 스위치 소자를 온·오프함으로써 저항 조정을 행하는 것이다. 구체적으로 디지털 트리밍을 행하는 경우는, 전기적 특성을 모니터하면서 디지털 데이터의 최적 코드를 결정하고, 결정한 최적 코드를 IC의 ROM에 기입하거나, IC 내에 설치되어 있는 데이터 기억을 위한 휴즈를 연소시킴으로써 IC에 최적 코드를 부여하여, IC 내의 저항은 이 최적 코드에 대응하는 값으로 설정된다.

또한, 삼각파 발생 회로는 도 11에 나타낸 회로 구성이 아니어도 되고, 다른 회로 구성이어도 된다. 또, 도 10의 전압-전류 변환 회로(30b)에 있어서는, 트랜지서터(Q11)의 베이스-에미터간 전압(Vbe)의 온도 특성에 의해, 발진 회로(30a)가 발생시키는 직류 전압(Vdc')의 온도 계수가 제로이어도, 검출 코일(20)에 공급되는 직류 전류(Idc)는 양의 온도 계수를 갖게 된다.

여기서, 직류 전류(Idc)의 온도 계수를 양의 온도 계수로 하고 싶지 않은 경우는, 도 10에 나타낸 전압-전류 변환 회로(30b)의 트랜지스터(Q11)의 에미터를 반전 입력 단자에 접속하고, 트랜지스터(Q11)의 베이스를 출력 단자에 접속한 연산 증폭기(OP2)를 부가한 도 12에 나타낸 전압-전류 변환 회로(30b')를 사용하여, 연산 증폭기(OP2)의 비반전 입력 단자에 발진 회로(30a)의 출력을 접속하면 된다.

도 13은 도 10의 정전류 회로(30)와는 다른 정전류 회로(30')의 회로 구성이며, 정전류 회로(30')는 교류 전류 공급 회로(Sac)와 직류 전류 공급 회로(Sdc)로 구성되어 있다. 교류 전류 공급 회로(Sac)는 NPN형 트랜지스터(Q14)와 PNP형 트랜지스터(Q16)의 직렬 회로와, 트랜지스터(Q14, Q16)의 접속 중점에 접속한 교류 신호원(AC)과, 제어 전원(Vcc-Vee) 사이에 접속한 PNP형 트랜지스터(Q18), NPN형 트랜지스터(Q15), PNP형 트랜지스터(Q17), NPN형 트랜지스터(Q20)의 직렬 회로와, 트랜지스터(Q15, Q17)의 접속 중점에 접속한 저항(R17)과, PNP형 트랜지스터(Q19), NPN형 트랜지스터(Q21)의 직렬 회로로 이루어지고, 트랜지스터 Q14, Q15, 트랜지스터 Q16, Q17, 트랜지스터 Q18, Q19, 트랜지스터 Q20, Q21의 각 게이트는 상호 접속되고, 트랜지스터 Q14, Q16, 트랜지스터 Q15, Q17의 각 에미터는 상호 접속되고, 트랜지스터 Q14, Q16, Q18, Q20의 각 베이스 컬렉터 사이는 단락되어 있다.

이 구성에서 트랜지스터 Q14, Q15, Q16, Q17은 일반적인 연산 증폭 회로의 출력 회로의 일부이며, 교류 신호원(AC)은 그 입력이며, 저항(R17)은 부하 저항으로 간주할 수 있다. 그 출력용 트랜지스터(Q15, Q17)를 통해 부하에 흐르는 전류를 트랜지스터 Q18, Q19, 트랜지스터 Q20, Q21로 이루어지는 전류 미러로 카피하여 검출 코일(20)에 부여하는 것이다. 이 경우, 교류 신호원(AC)의 진폭이나 주파수, 저항(R17)에 적절한 온도 계수를 갖게 함으로써, 교류 전류(Iac)에 원하는 온도 특성을 설정할 수 있다.

직류 전류 공급 회로(Sdc)는 트랜지스터 Q19, Q21의 접속 중점에 컬렉터를 접속하고, 제어 전원(Vcc)에 에미터를 접속한 PNP형 트랜지스터 Q22, Q23과, 트랜지스터 Q23의 컬렉터와 그랜드 사이에 접속한 저항(R18)으로 이루어지고, 트랜지스터 Q22, Q23의 각 게이트는 상호 접속되고, 트랜지스터 Q23의 베이스-컬렉터 사이는 단락되어 있다.

이 예에서는 양의 직류 전류를 부여하는 회로로 되어 있으나, 코일 사양이나 주파수에 따라 음의 직류 전류를 부여하는 것이 적절한 경우에는, 트랜지스터 Q22, Q23의 극성을 NPN형으로 하고, 이들 에미터를 제어 전원(Vee)에 접속하면 된다. 이 경우, 저항(R18)에 적절한 온도 계수를 갖게 함으로써, 직류 전류(Idc)에 원하는 온도 특성을 설정할 수 있다. 또, 저항(R18)의 일단을 그랜드가 아닌, 소정의 전위에 접속하고, 그 전위에 적절한 온도 계수를 갖게 함으로써, 직류 전류(Idc)에 원하는 온도 특성을 설정할 수 있다.

검출 코일(20)은 트랜지스터 Q19, Q20의 접속 중점에 일단이 접속되어 있으며, 교류 전류(Iac)를 공급하는 교류 전류 공급 회로(Sac)와 직류 전류(Idc)를 공급하는 직류 전류 공급 회로(Sdc)가 독립으로 존재하고 있기 때문에, 교류 전류(Iac)와 직류 전류(Idc)의 비율이나 온도 계수의 제어를 간단하게 행할 수 있고, 또한 디지털 트리밍에 의한 설정도 가능하다.

또, 신호 처리 회로(40)가 검출부(50)의 출력 전압의 피크값(V1)의 온도 계수와는 역극성의 온도 계수를 갖는 증폭기를 구비하고, 이 증폭기의 출력에 기초하여 변위 신호(Vout)를 출력하면, 증폭기의 출력은 온도 보상 완료의 변위만큼 의존하는 신호이고, 이 출력을 처리함으로써 온도 보상 완료의 변위 신호를 얻을 수 있다.

다음에, 정전류 회로(30)를 조정할 뿐만 아니라, 직류 저항(Zdc)이나 교류 임피던스(Zac)의 값 및 온도 계수를 제어하는 것도 가능하다. 도 1의 설명에서 서술한 검출부(50) 대신에, 도 14와 같이 검출 코일(20)과 직렬로 직류 저항(Zdc'),교류 임피던스(Zac')를 갖는 회로 소자(51)를 설치한 검출부(50a)를 이용한다. 이 때, 회로 소자(51)의 직류 저항(Zdc'), 교류 임피던스(Zac')는 코어(60)의 회전 각도(θ)에는 관계가 없고, 직류 저항(Zdc'), 교류 임피던스(Zac')의 값이나 온도 계수를 적당히 선택하면 검출부(50a)의 양단 전압의 피크값이나 온도 계수를 제어할 수 있다.

예를 들면, 회로 소자(51)가 순저항인 경우에는, 교류 임피던스(Zac'=R)(저항값)가 된다. 또, 회로 소자(51)가 인덕턴스이면 직류 저항(Zdc')과 교류 임피던스(Zac')의 양쪽을 구비하고 있게 된다. 또한, 회로 소자(51)로서 다이오드를 설치하면, 검출 코일(20)의 양단 전압(Vs)의 직류 성분(Vdc)만큼 영향을 줄 수 있다.

상기의 설명과 같이, 검출 코일(20)에 교류 전류(Iac)뿐만 아니라 직류 전류(Idc)를 부여함으로써, 변위 구간(회전 각도(θ))에 있어서의 신호 전압의 온도 계수의 변동폭(Δ)(dV1/dT)을 상당 정도 작게 할 수 있지만, 역시 Δ(dZac/dT)가 작은 쪽이, 또한 Δ(dV1/dT)를 작게 할 수 있는 것은 명백하다. 종래의 기술에서 서술한 US 특허는 이 목적에 합치하는 기술이지만, 상기와 같이 문제점을 갖고 있었다.

또, Δ(dZac/dT)를 작게 하기 위해서는, 코어(60)는 투자율이나 저항율의 온도 계수가 작은 자성체인 것이 바람직하다. 투자율의 온도 계수는 예를 들면 -40∼+130℃ 정도의 온도 범위에서는 어느 자성체라도 그다지 크지 않기 때문에, 특히 저항율의 온도 계수가 작은 재료가 적합하다. 예를 들면, 니크롬(니켈, 크롬, 철 합금)이나 철크롬(철, 크롬, 알루미늄 합금)이 그것에 해당한다. 이들 금속 재료는 전열선 용도로 많이 사용되는 것으로, 선재로서 대단히 저렴하게 입수할 수 있다. 따라서, 선재의 절곡 가공에 의해서 코어(60)를 형성하면, 온도 특성이 우수한 코어(60)를 저렴하게 제조할 수 있고, 이것은 실시 형태 2에서 상세하게 설명한다.

다음에, 본 발명의 취지와는 다르지만, 직류 전류(Idc), 교류 전류(Iac), 직류 저항(Zdc), 교류 저항(Zac) 및 그들의 각 온도 계수의 설정이 적당하지 않으면 Δ(dV1/dT)가 Δ(dZac/dT)보다도 크게 될 수 있는 것을 예로 들어서 설명한다. 예를 들면, 검출 코일(20)로서, 직류 저항(Zdc=100Ω)(온도 계수 50ppm/K), 교류 임피던스(Zac)는 식 (3)에 있어서, Z0=800Ω, Z'=-8Ω/deg, β0=346ppm/K, β'=-2.35ppm/K/deg인 것이 있고, 그것에 대해서 직류 전류(Idc=0.2mA), 교류 전류(Iac=1.0mA)(또 온도 계수(0))를 부여한 경우의 도 8에 상당하는 플롯이 도 15이다. Δ(dV1/dT)가 Δ(dZac/dT)보다도 크게 되는 것을 알 수 있다. 이상과 같이, 단지 직류 전류(Idc)를 부여하기만 하면, Δ(dV1/dT)가 감소하는 것은 아니라는 것을 강조해 둔다.

또한, 본 실시 형태에서는 회전형의 위치 센서로 설명하였지만, 도 34의 종래예에 도시하는 바와 같은 변위 방향이 직선인 위치 센서를 이용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

(실시 형태 2)

본 실시 형태에서는 Δ(dZac/dT)가 최소가 되는 이상의 상태로서 검출 코일(20)의 임피던스(Z)의 온도 변화가 코어(60)와 검출 코일(20)의 상대 변위에의해서 변하지 않도록 하기 위한 온도 보상의 방법에 대해서 설명한다. 본 실시 형태의 위치 센서의 구성은 실시 형태 1과 동일하고, 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙여서 설명은 생략한다.

먼저, 온도 보상의 제1 방법으로서, 코어(60)가 검출 코일(20)에 관입하지 않는 경우의 임피던스(Z)의 온도 변화율을 코어(60)가 검출 코일(20)에 관입한 경우의 온도 변화율에 맞추는 방법에 대해서 설명한다.

검출 코일(20)의 임피던스(Z)는 도 16에 도시하는 바와 같이 저항 성분(Rs)과 인덕턴스 성분(Ls)의 직렬 회로와 등가이다. 인덕턴스 성분(Ls)에는 표피 효과에 의한 성분이 있고, 표피 두께가 충분히 얇고, 주파수가 일정한 경우의 표피 효과는 체적 저항률(ρ)의 1/2승에 비례하기 때문에, 온도 계수도 체적 저항률(ρ)의 1/2승의 영향을 받는다. 도 17은 표피 효과에 의한 구리선의 저항값 변동을 나타내는 그래프이고, 주파수와 구리선의 저항값의 관계를 도시한다. 선직경이 0.32㎜, 0.16㎜, 0.10㎜, 0.07㎜일 때에 곡선(Y7, Y8, Y9, Y10)이 각각 대응하고 있고, 표피 효과의 영향으로 코일의 선직경과 주파수에 의해 저항의 변화의 상황이 변화한다.

또, 저항 성분(Rs)의 온도 계수는, 권선재의 체적 저항률(ρ)의 온도 계수에 크게 의존하고, 저항 성분(Rs)은 근접 효과의 영향도 받는다. 도 18은, 근접 효과에 의한 구리선의 저항값 변동을 나타내는 그래프이고, 주파수와 구리선의 저항값의 관계를 나타낸다. 선직경 및 감음 수가 0.16㎜ 및 40T, 0.07㎜ 및 60T일 때에 곡선(Y11, Y12)이 각각 대응하고 있다. 근접 효과는 코일의 권선의 감음 피치가좁은 경우에, 전류가 권선 내를 일정하게 흐르지 않게 되는 현상으로, 권선 피치가 좁을수록 영향이 강하지만, 선직경에 따라서도 영향이 다르다. 근접 효과에 의한 성분은 체적 저항률(ρ)의 -1승의 의존성이 있기 때문에, 그 온도 계수도 체적 저항률(ρ)의 -1승의 영향을 받는다.

즉, 선직경이 두껍거나, 혹은 주파수가 높은 경우, 표피 효과, 근접 효과에 의해, 코어(60)가 관입하고 있지 않을 때의 임피던스(Z)의 온도 계수가 작아진다. 따라서, 권선재의 체적 저항률(ρ), 선 직경, 감음 수, 감음 피치 및 주파수를 적절하게 설정함으로써, 코어(60)가 관입하고 있지 않은 변위 상태에서의 직류 저항 성분, 표피 효과 성분, 근접 효과 성분의 밸런스를 제어하고, 검출 코일(20)의 임피던스(Z)의 온도 계수를 작게 할 수 있기 때문에, 변위량에 의해서 온도 계수가 변화한다고 하는 종래의 문제점을 해소할 수 있다.

구리는 체적 저항률(ρ)의 온도 계수가 매우 크기 때문에, 권선재로서는 구리보다도 체적 저항률(ρ)의 온도 계수가 작은 것을 선택하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 니크롬, 망가닌, 구리-니켈 합금 중 어느 하나로 검출 코일(20)의 권선을 형성하면 된다. 특히 구리-니켈 합금은 그 성분비를 바꿈으로써 체적 저항률(ρ)의 값을 제어할 수 있기 때문에 적합하다.

다음에, 코어(60)가 검출 코일(20)에 관입하고 있는 경우의 임피던스(Z)의 온도 변화율을 코어(60)가 검출 코일(20)에 관입하지 않는 경우의 온도 변화율에 맞추는 온도 보상의 제2 방법에 대해서 설명한다.

코어(60)가 검출 코일(20)에 관입함으로써 검출 코일(20)의 임피던스(Z)의증가는 그 코어(60)의 체적 저항률(ρ), 투자율(μ)에 기인한다. 따라서, 그 온도 계수도 코어(60)의 체적 저항률(ρ), 투자율(μ)의 온도 계수에 관계하기 때문에, 코어(60)가 검출 코일(20)에 관입하고 있는 경우의 온도 계수를 코어(60)가 검출 코일(20)에 관입하고 있지 않은 경우의 온도 계수에 맞도록 적합한 체적 저항률(ρ), 투자율(μ)을 갖는 코어(60)를 선택한다. 또는 코어(60)의 표면이 적합한 체적 저항률(ρ), 투자율(μ)이 되는 표면 처리를 행하면 된다.

여기에서, 일반적으로 위치 센서를 사용하는 분위기 온도는 기껏해야 120∼130℃이고, 그 분위기 온도보다도 코어(60)의 퀴리 온도는 충분히 높다. 투자율(μ)는 퀴리 온도 부근에서 급격하게 작아지는 특성을 갖고 있고, 역으로 위치 센서를 사용하는 온도 영역에서는 투자율(μ)은 거의 변화하지 않는다.

따라서, 검출 코일(20)의 임피던스(Z)의 증가에 기인하는 또 하나의 요소인 체적 저항률(ρ)의 변화가 작은 재료로 적어도 그 표면이 형성된 코어(60)를 이용함으로써, 임피던스(Z)의 온도 계수를 작게 하여, 검출 코일(20)의 임피던스(Z)의 온도에 의한 변동을 작게 할 수 있다.

예를 들면, 실시 형태 1의 검출 코일(20)의 임피던스 변화에 의해서 위치 검출을 행하는 위치 센서에서는, 이 임피던스의 내역의 대부분은 인덕턴스이고, 검출 코일(20)에 정전류가 흘러서 발생하는 자계는 검출 코일(20)의 축 방향이 된다. 그러면, 이 축 방향의 자계를 없애려고 하는 환형상의 전류(말하자면 와전류)가 코어(60)의 내부에 흐른다. 이 환형상 전류는 검출 코일(20)의 인덕턴스를 저하시키는 작용이 있고, 크기는 인가되는 자계의 크기나 주파수(정전류, 고정 주파수이면변동하지 않는다) 이외에, 코어(60)의 체적 저항률이 관계한다. 즉, 코어(60)의 체적 저항률이 클수록 환형상 전류는 작아지고, 인덕턴스를 저하시키는 작용은 작아진다. 그러므로, 코어(60)의 체적 저항률에 온도 특성이 있으면 인덕턴스에도 온도 특성이 생기고, 인덕턴스의 온도 특성은 임피던스의 온도 특성에 크게 영향을 준다.

실제로 검출 코일(20)을 임피던스 요소로서 이용하는 경우에는 검출 코일(20)에 공급하는 전류는 수십 ㎑∼수백 ㎑로 구동하는 경우가 많기 때문에, 그 주파수에서는 검출 코일(20)이 발생하는 자계는 코어(1)의 내부에는 도달하지 않고, 표면 부근에 모이게 된다.

그래서, 체적 저항률(ρ)이 작은 재료인 니켈-크롬 합금, 니켈-크롬-철 합금, 철-크롬-알루미늄 합금, 철-니켈 합금, 망가닌 중 어느 하나로 코어(60)의 적어도 표면에 형성하면 된다. 이들 재료는 전열용 재료라고 불리고, 저항의 온도 계수가 작고, 또 철이나 니켈은 자성 재료이기 때문에 합금으로서도 자성을 갖는 것이며, 따라서 검출 코일(20)의 임피던스 변화를 크게 취할 수 있다.

그러나, 표면뿐 아니라, 벌크상으로 형성한 체적 저항률이 작은 코어(60)이면, 보다 우수한 온도 특성을 가질 수 있다. 이 경우, 니켈-크롬 합금, 니켈-크롬-철 합금, 철-크롬-알루미늄 합금, 구리-니켈 합금, 망가닌 등의 전열용 재료를 이용하게 되는데, 이들은 평판으로부터 펀칭으로 코어(60)의 형상을 얻는데 재료 손실이 많아져서 고가로 된다.

그래서, 이들 재료는 전열선으로서 시장에 돌고 있기 때문에, 니켈-크롬 합금, 니켈-크롬-철 합금, 철-크롬-알루미늄 합금, 구리-니켈 합금, 망가닌 등으로 이루어지는 전열선을 필요한 크기로 절단한 후, 필요한 구부림 가공(또는 신장 가공)을 행하여 이용하면 경제적이고, 무용한 산업 폐기물의 발생을 방지할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 온도 보상의 제1 방법과 제2 방법의 양자를 조합함으로써, 효과적으로 온도 보상을 행할 수 있다.

(실시 형태 3)

본 실시 형태에서는, 출력의 직선성의 개선에 대해서 설명한다. 본 실시 형태의 위치 센서의 구성은 실시 형태 1 또는 2와 동일하고, 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙여서 설명은 생략한다.

먼저, 직선성 개선의 제1 방법으로는, 코어(60)의 재료에 적정한 것을 선택하고, 또한 교류 전류(Iac)의 주파수(f)도 적정하게 설정하는 것이다. 본 발명의 발명자는 실시 형태 1에서 예를 든 검출 코일(20)에 있어서, 코어 재질을 바꾸어 교류 임피던스(Zac)의 직선성에 관한 실험을 행하였다. 도 19는 이용한 금속 재료 : 전자 연철, 퍼멀로이, 전자 스테인레스, SUS430, 철 크롬과, 이들의 추정 특성값 : 저항률이다. 도 19 중에서 「전자 스테인레스」라고 기록된 것은 Cr 11% 외에, Si, Mn, P, Ni, Ti 등을 첨가한 금속으로 전자 밸브나 릴레이 요크 등에 사용되는 것이다. 또, 각 금속은 모두 각각의 자기 특성을 인출하기 위해서, 각 금속 고유의 조건으로 열처리가 행해지고 있고 형상은 동일하다.

도 20 (a)∼(e)에 교류 전류(Iac)의 주파수(f)를 10㎑, 30㎑, 50㎑, 70㎑, 90㎑에 대한 각 금속의 교류 임피던스(Zac)의 직선성의 실험 결과를 도시한다. 전자 연철이나 순철에 비해서, 자성 스테인레스(전자 스테인레스)는 양호한 직선성을 갖는 것을 알 수 있다. 특히, SUS430(18Cr계 페라이트계 스테인레스)은 각도 스팬에 대해서도 주파수에 대해서도 양호한 직선성을 갖는 동시에, 내식성도 구비하고, 또한 저렴하기 때문에 위치 센서의 코어 재료로서 적합하다고 할 수 있다. 이들 직선성은 저항률, 투자율의 밸런스와 주파수 특성으로 결정되는 것이라고 생각된다. 철 크롬도 50㎑ 이상에서는 양호한 직선성을 갖기 때문에, 내식성에 대한 대책까지 행하면, 전술한 저항률의 온도 변화율의 이점과 합하여 양호한 코어 재료가 될 수 있는 것을 알 수 있다.

제2 개선 방법으로서는, 종래 기술의 문제점으로서 예를 든 단부 효과를 저감하기 위한 대책을 행하는 것이다. 도 21 (a), (b)는 코어(60)의 형상을 고안함으로써 코어 선단부(60a 또는 60b)의 교류 임피던스(Zac)에 대한 기여율을 높이는 방법이다. 도 21(a)에서는, 선단부(60a)에 대략 직각의 단차를 설치하여 두껍게 한 것이고, 도 21 (b) 에서는 선단부(60b)를 쐐기형상으로 두껍게 한 것이며, 양쪽 모두 선단부(60a 또는 60b)가 다른 부분보다 두껍게 되어 있기 때문에, 권선 사이의 링크(link) 자속량을 많게 할 수 있고, 보다 인덕턴스의 증가에 기여할 수 있다. 또, 에칭이나 금속 사출 성형으로 코어(60)를 형성하는 경우에는, 특히 비용 상승 요인이 되지 않는다.

도 21(c)는 코어(60)의 선단부(60c)를 코어 본체보다 투자율이 높은 재료로 구성함으로써, 코어 선단부(60c)에서의 링크 자속량을 많게 할 수 있고, 보다 인덕턴스의 증가에 기여할 수 있는 것이다. 도 21 (a), (b)가 선단부 이외의 부분을가늘게 하지 않으면 안되고, 약간의 감도 저하를 수반하는데 반해서, 도 21(c)의 예에서는 감도 저하가 일어나지 않는다. 또, 굵기가 균일하기 때문에 역학적으로 안정(조금 부딪쳐도 잘 변형되지 않는다)적이다.

도 21(d)는 고투자율의 재료로 코어 선단부(60d)에 표면 처리(도금 등)를 행한 예이다. 도 21(c)가 제조 상, 번거롭고, 위치 결정도 어려운 것을 개선할 수 있다. 또, 도금뿐만 아니라, 예를 들면 고투자율의 박체를 부착하는 등의 구성이어도 된다.

도 22에 도시하는 위치 센서는 중공의 보빈(15)에 감겨진 검출 코일(20')과, 검출 코일(20')의 감음 축 방향(X)으로 변위하여 보빈(15)의 중공 부분에 관입되는 코어(61)를 구비하고, 정전류 회로와 신호 처리 회로는(도시 생략) 실시 형태 1과 동일하게 설치되어 있다. 이 예는 코어(61)는 종래대로의 형상이고, 권선이 검출 코일(20')의 단부에서 굵게(즉, 권층수가 많게) 감겨져 있는 예이다. 따라서, 코어(61)의 선단부만의 관입에 대해서도, 많은 권선의 자속이 링크되므로 보다 인덕턴스가 증가하는 것이다.

또한, 코어(61)와 검출 코일(20')이 보빈 내벽과 걸림을 없애기 위해서, 도 23 (a)∼(e)의 예에서는, 코어(61)의 선단부에 챔퍼링, R부착 등의 에지 제거 구조를 도입함으로써, 걸림을 없애고 있다. 도 23 (b)∼(e)의 예는 도 21 (a)∼(e)에 도시한 바와 같은 각 코어의 선단에 챔퍼링, R부착을 행한 것이다.

또, 코어(60) 및 검출 코일(20)의 단면도를 도시하는 도 4에 있어서는, 코어(60)가 관입되는 만곡 보빈(22)의 내면에 구리 등의 비자성 금속을 증착한 코팅(21)을 행하고, 코어(60)의 걸림을 없앤다. 코팅(21)에 금속 등, 도전성을 갖는 물질을 이용하는 경우에는, 물질이 단면 내에서 폐 루프를 형성하지 않도록 할 필요가 있다. 또한, 금속 증착 등의 대신에, 관통 구멍 측면의 일부를 판금 부품으로 형성해도 되고, 불소 코팅 등 슬라이드 이동성과 내마모성을 갖는 물질이면 동일 효과를 발휘할 수 있다. 이렇게 함으로써, 코어(60)로서 박체나 선 상태체(특히 비정질 등)를 이용하여, 만곡 보빈(22)의 관통 구멍의 측면을 따라서 변위시킬 수 있기 때문에, 박형화나 소형화가 도모되는 동시에 직선성의 향상에도 효과가 있다.

또한, 스프링 코일을 이용하여 검출 코일(20)의 권선을 형성하고, 스프링 코일을 만곡 보빈(22)에 삽입하면, 각도 방향으로 균일한 피치의 권선을 용이하게 형성할 수 있다.

다음에, 도 2에 있어서는, 검출 코일(20)의 권선 텐션으로 변형하고, 곡률이 증가한 만곡 보빈을 원래의 형태로 되돌리기 위한 곡률 교정용 부재(24)를 구비하고 있고, 곡률 교정용 부재(24)는 검출 코일(20)과 대략 동일한 곡률로 형성된 홈을 형성하고 있고, 그 홈에 검출 코일(20)을 삽입함으로써, 검출 코일(20)의 내측 반경 부분과 저면측이 곡률 교정용 부재(24)에 접하고, 만곡 보빈(22)의 곡률의 증가를 교정하고 있다. 도 2에서는 하우징(25)이 곡률 교정용 부재(24)를 구비하고 있지만, 하우징(25) 그 자체에 동일한 홈을 형성해도 된다.

이와 같은 곡률 교정용 부재(24)를 이용하는 구조에는, 다른 의미로도 메리트가 있다. 이와 같은 구조를 취하지 않는 검출 코일에서는 도 24에 도시하는 바와 같이 유지 고정을 위한 유지·고정용 부재(26)를 검출 코일(20)의 양단부의 차양 부근 외측에 설치할 필요가 있다. 이 유지·고정용 부재(26)가 있으면, 코어(60)의 스트로크(기계적 변위량)가 제한되어 버린다. 그러나, 유지 고정의 구조가 차양의 외측에 없는 도 2의 경우에는, 코어(60)의 스트로크를 길게 취할 수 있거나, 혹은 스트로크를 길게 취하는 대신에, 만곡 보빈(22)의 권선부의 각도를 넓게 취할 수 있으며, 이들도 직선성의 개선에 연결되는 것이다.

(실시 형태 4)

도 25∼28에 도시하는 본 실시 형태의 위치 센서는 자동차용(예를 들면 액셀 페달 위치의 검출 등)에 사용하는 것을 고려하여, 페일 세이프 시스템의 사상에 기초하여 도 2, 도 3에 도시하는 위치 센서의 검출부를 2중으로 한 것이고, 도 25, 도 26에서는 동일한 곡률로 만곡한 2개의 검출 코일(20a, 20b)과, 가동 블록(23A)의 회전축을 중심으로 회전함으로써 2개의 검출 코일(20a, 20b)에 각각 관입되는 동일한 곡률로 만곡한 2개의 코어(60a, 60b)를 구비하고, 2개의 검출 코일(20a, 20b)은 코어(60a, 60b)의 회전축 방향으로 겹쳐서 배치되어 있다. 일본국 특개 2000-186903호 공보에 기재된 동일 평면 상에 2개의 검출 코일을 배치하는 구성에 비해서, 검출 코일(20a, 20b)의 권선부의 예상 각도와 가동 블록(23A)의 기계적 회전 각도도 증가한다. 따라서, 검출 코일(20a, 20b)의 각 임피던스(Z)의 직선성이 양호한 회전 각도(θ)의 범위가 넓어진다. 또, 검출 코일(20a, 20b)의 사양이 동일하기 때문에, 2개의 검출 코일(20a, 20b)의 특성을 대략 동일하게 할 수 있고, 권선 가공, 비용면에서 유리하다.

또한, 도 27, 도 28에 도시하는 위치 센서는 큰 곡률(작은 곡률 반경)로 만곡된 검출 코일(20c)과, 작은 곡률(큰 곡률 반경)로 만곡된 검출 코일(20d)과, 가동 블록(23B)의 회전축을 중심으로 회전함으로써 2개의 검출 코일(20c 20d)에 각각 관입되는 큰 곡률로 만곡된 코어(60c)와, 작은 곡률로 만곡된 코어(60d)를 구비하고, 검출 코일(20c, 20d)은 코어(60c, 60d)의 회전축에 대해서 동일 회전 각도(θ) 상, 또한 동일 평면 상에 배치되어 있다. 따라서, 도 25, 도 26에 도시하는 위치 센서와 동일하게 검출 코일(20c, 20d)의 권선부의 예상 각도와, 가동 블록(23B)의 기계적 회전 각도도 증가하고, 검출 코일(20c, 20d)의 각 임피던스(Z)의 직선성이 양호한 회전 각도(θ)의 범위가 넓어지고, 또한 박형화도 가능하게 된다.

여기에서, 본 실시 형태의 검출 코일(20a, 20b)(20c, 20d)을 만곡 보빈(22a, 22b)(22c, 22d)에 감은 후, 조립하기 전에, 검출 코일(20a, 20b)(20c, 20d)과 만곡 보빈(22a, 22b)(22c, 22d)을 일체적으로 수지(27)(28)로 몰드하면, 조립시, 진동·충격시의 단선 방지가 되어, 2개의 코일(20a, 20b)(20c, 20d) 사이의 위치 관계가 어긋나지 않게 되기 때문에, 조립시의 위치 어긋남에 의한 2계통 사이의 출력 변동이 발생하지 않는다. 또한, 일체적으로 성형하여 2개의 검출부로 하나의 부품이 되기 때문에, 가동 블록(23A)(23B)과의 위치 결정이 용이하게 되어 조립 시간도 단시간이 된다.

또, 만곡 보빈(22a, 22b)(22c, 22d)의 변형을 교정한 상태에서 수지 몰드함으로써, 하우징(25A)(25B)측에 만곡 보빈(22a, 22b)(22c, 22d)의 변형을 교정하는 특별한 부재를 설치할 필요가 없어진다. 또한, 2개의 코어(60a, 60b)(60c, 60d)도일체적으로 수지 몰드하면, 서로 위치가 어긋나지 않기 때문에, 조립시의 위치 어긋남에 의한 2계통 사이의 특성 변동이 발생하지 않는다.

(실시 형태 5)

본 실시 형태의 위치 센서의 구성은 실시 형태 1 내지 4 중 어느 하나와 동일하고, 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙여서 설명은 생략한다. 본 실시 형태에서는 신호 처리 회로(40)가 출력하는 변위 신호(Vout)의 구성에 대해서 설명한다.

위치 센서의 신호를 받아서 처리하는 시스템인 ECU가 디지털 회로인 경우, 변위 신호(Vout)가 아날로그 신호이면 여분의 A/D 변환이나 D/A 변환을 반복함으로써 오차가 발생하고, 또한 응답 지연을 수반하지만, 변위 신호(Vout)가 디지털 신호이면 아날로그 신호와 같은 상기 문제는 없고, 또한 신호 전달시의 외부 노이즈의 영향을 받기 어렵다. 그래서, 신호 처리 회로(40)가 출력하는 변위 신호(Vout)를 디지털 신호로 구성한 예를 도시한다. 신호 처리 회로(40)는 검출부(50)의 출력 전압의 피크값(V1)을 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로(도시 생략)와, 상기 디지털 신호를 디지털 트리밍하는 보정 회로를 구비하는 신호 보정 회로(도시 생략)를 구비하고 있다.

도 29는 신호 처리 회로(40)가 출력하는 변위 신호(Vout)의 제1 예를 도시하고, 변위 신호(Vout)는 기준 펄스(Vr)의 펄스폭 3개분의 폭(T1)을 갖는 출력 개시 신호와, 출력 개시 신호가 출력한 후 위치 정보에 따른 시간(T2)을 지나서 출력되는 펄스 신호로 구성된다. ECU측에서는 출력 개시 신호의 펄스 폭(T1)과, 펄스 신호가 나타날 때까지의 시간(T2)을 타이머로 측정함으로써, 코어(60)와 검출코일(20)의 상대 위치를 판단할 수 있다.

도 30은 신호 처리 회로(40)가 출력하는 변위 신호(Vout)의 제2 예를 도시하고, 변위 신호(Vout)는 기준 펄스(Vr)의 펄스폭 3개분의 폭을 갖는 출력 개시 신호와, 출력 개시 신호에 이어서 출력되는 위치 정보에 따른 수의 펄스 신호로 구성된다. ECU측에서는 출력 개시 신호에 이어지는 펄스 신호의 수를 카운터로 계수함으로써, 코어(60)와 검출 코일(20)의 상대 위치를 판단할 수 있다.

도 31은 신호 처리 회로(40)가 출력하는 변위 신호(Vout)의 제3 예를 도시하고, 변위 신호(Vout)는 위치 정보에 따른 듀티비의 펄스 신호로 구성되고, 그 튜티비의 온, 오프 시간은 기준 펄스(Vr)의 펄스수에 의해서 각각 결정된다. ECU측에서는 주기와 펄스폭을 타이머로 계측함으로써, 코어(60)와 검출 코일(20)의 상대 위치를 판단할 수 있다.

또한, 필요 비트수의 디지털 출력을 확보하면 위치 센서(ECU) 사이의 배선수가 증가해 버리지만, 도 29∼도 31에 도시하는 예에 의하면, 신호선은 하나로 된다. 또, 변위 신호(Vout)는 위치 정보에 따른 펄스폭의 펄스 신호로 구성되어도 된다. 또한, 신호선의 수가 문제가 되지 않으면, 변위 신호(Vout)를 위치 검출에 필요한 분해능을 만족하는 비트수의 디지털 신호로 구성해도 된다.

(실시 형태 6)

본 실시 형태의 위치 센서의 검출 코일의 단면 구조, 회로 구성을 도 32, 도 33에 각각 도시한다. 본 실시 형태의 위치 센서는 차재용으로 사용하는 것을 고려하여, 페일 세이프 시스템의 사상에 기초하여 센서의 검출부를 2중으로 한 것이다.

위치 센서는 중공의 보빈(15a, 15b)에 각각 감겨진 감은 축 방향으로 대향하여 배치된 검출 코일(20e, 20f)과, 검출 코일(20e, 20f)의 감은 축 방향(X)으로 변위하여 보빈(15a, 15b)의 중공으로 관입되는 코어(60e)와, 소정의 진폭의 직류 전류에 소정의 주파수 및 진폭의 교류 전류를 중첩한 정전류(Ida, Idb)를 검출 코일(20e, 20f)에 각각 출력하는 정전류 회로(30A)와, 정전류 회로(30A)가 출력하는 정전류(Ida) 및 검출 코일(20e)의 임피던스(Za)에 의해 결정되는 검출 코일(20e)의 양단 전압의 피크값을 코어(60e)와 검출 코일(20e)의 위치 정보를 나타내는 변위 신호로 변환하는 신호 처리 회로(40a)와, 정전류 회로(30A)가 출력하는 정전류(Idb) 및 검출 코일(20f)의 임피던스(Zb)에 의해 결정되는 검출 코일(20f)의 양단 전압의 피크값을 코어(60e)와 검출 코일(20f)의 위치 정보를 나타내는 변위 신호로 변환하는 신호 처리 회로(40b)를 구비한다.

본 실시 형태에서 2개의 검출 코일(20e, 20f)은 구조 부재(도시 생략)에 장착된 동일 코일(60e)을 공용하고, 동일한 정전류 회로(30A)가 소정의 주파수 및 진폭의 정전류(Ida, Idb)를 2개의 검출 코일(20e, 20f)에 각각 출력함으로써, 검출부의 2중화에 따른 비용 상승을 저감할 수 있다.

또, 정전류 회로(30A), 신호 처리 회로(40a, 40b)의 능동 회로부를 모놀리식 IC로 구성하면, IC부는 가장 비용이 높은 부품이기 때문에, 검출부의 2중화에 따른 비용 상승을 더욱 저감할 수 있다.

이하, 실시 형태 1 내지 6의 위치 센서의 구체적인 사용법에 대해서 설명한다. 먼저, 차재의 액셀 페달 검출용 위치 센서로서 이용하는 경우에는, 검출 각도가 30°정도로 좁기 때문에, 동일 평면 내에 동일 곡률의 만곡 보빈을 배치할 수 있고, 검출 코일의 임피던스를 상보적으로 할 수 있다. 또, 차실내에 배치되기 때문에, 동작 상한 온도는 그다지 높지 않다. 또한, 검출 각도에 대해서 충분히 큰 스트로크가 있기 때문에, 코어의 재질이나 형상에 그다지 고안을 행하지 않아도 스크로크 중앙 부분의 직선성이 좋은 부분을 이용할 수 있다.

다음에, 스로틀 위치 센서로서 이용하는 경우에는, 검출 각도가 90°이상으로 크고, 또한 기계적 스트로크도 크게 할 필요가 있기 때문에, 도 25 및 도 26에 도시하는 만곡 보빈의 2단 겹침이나, 혹은 도 27 및 도 28에 도시하는 바와 같이, 동일 평면 내의 동일 각도 범위에 다른 곡률을 갖는 만곡 보빈을 나열하는 구조가 적합하다. 또, 검출 각도에 대한 기계적 스트로크의 여유가 한정되어 있기 때문에, 코어로는 SUS430 등의 코일 임피던스의 직선성이 얻어지기 쉬운 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 스로틀 위치 센서는 엔진 룸 내에 배치되기 때문에, 높은 동작 상한 온도가 요구되고, 코어로서 직선성이 얻어지기 쉬운 재료를 선택한 다음에, 알맞은 바이어스 전류를 코일에 부여하고, 각도 변위에 의한 온도 특성(온도 계수)을 최소한으로 하는 것이 바람직하다.

또, 발전 설비 등의 플랜트용으로 이용하는 위치 센서는 고온으로 되기 때문에, 코어 재료로서는 철 크롬을 이용한 다음, 알맞은 바이어스 전류를 코일에 부여하고, 각도 변위에 의한 온도 특성(온도 계수)을 최소한으로 하는 방법이 바람직하다.

또한, 원동기 부착 자전거에 이용하는 각도 검출용의 위치 센서는 비용면에서 검출부를 1계통으로만 하고 있는 경우가 있지만, 일반적으로 자동차에 이용되는 각도 검출용의 위치 센서는 시스템으로서의 신뢰성을 확보하기 위해서 검출부의 2중화를 도모해도 된다.

상기와 같이, 본 발명의 위치 센서는, 소정의 진폭의 직류 전류에 소정이 주파수 및 진폭의 교류 전류를 중첩한 정전류를 출력하는 정전류 회로와, 정전류를 공급하는 적어도 검출 코일로 이루어지는 검출부와, 검출 코일에 대해서 검출 코일의 감은 축 방향으로 상대 변위하는 자성 재료로 이루어지는 코어와, 정전류에 의해서 발생하는 검출부의 출력 전압의 피크값에 기초하여 코어와 검출 코일의 위치 정보를 나타내는 변위 신호를 출력하는 신호 처리 회로를 구비하고, 코어의 검출 코일에 대한 전체 변위 구간에서의 검출부의 출력 전압의 피크값의 온도 계수의 변동폭이 코어의 검출 코일에 대한 전체 변위 구간에서의 소정의 주파수에서의 검출부의 임피던스의 교류 성분의 온도 계수의 변동폭보다 작게 되도록, 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율과, 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율과, 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율의 온도 특성과, 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율의 온도 특성 중 어느 하나의 하나 이상을 설정하는 것이다.

이 경우, 검출 대상에 따라서 검출 코일을 자유롭게 선택할 수 있는 동시에, 회로 상의 정수를 설정함으로써 검출 코일의 임피던스의 온도 계수의 변위 의존성을 용이하게 저감할 수 있고, 변위에 대한 검출 코일의 임피던스의 온도 계수의 변화를 간단한 회로로 보상할 수 있다.

상대 변위하는 코어는, 검출 코일의 권선 내에 관입 가능한 것이 바람직하다. 이 경우, 검출 코일의 임피던스의 변화를 크게 할 수 있다.

검출부의 출력 전압의 직류 성분의 온도 계수는, 검출 코일의 권선 내에 대한 코어의 관입량이 최소인 경우의 검출부의 출력 전압의 교류 성분의 온도 계수보다, 코어의 관입량이 최대인 경우의 검출부의 출력 전압의 교류 성분의 온도 계수에 가까운 것이 바람직하다. 이 경우, 검출부의 출력 전압의 피크값의 온도 계수의 변동폭을 작게 할 수 있다.

정전류 회로는, 소정의 진폭의 직류 전압에 소정의 주파수 및 진폭의 교류 전압을 중첩한 전압을 발생하는 발진 회로와, 발진 회로의 출력 전압을 전류로 변환하는 전압-전류 변환 회로를 구비하고, 직류 전압과 교류 전압을 각각 설정함으로써, 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율을 설정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 간단한 회로 구성과, 회로 상의 정수의 설정에 의해서, 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율을 설정할 수 있다.

정전류 회로는, 소정의 진폭의 직류 전압에 소정의 주파수 및 진폭의 교류 전압을 중첩한 전압을 발생하는 발진 회로와, 발진 회로의 출력 전압을 전류로 변환하는 전압-전류 교환 회로를 구비하고, 발진 회로가 구비하는 직류 전압의 값을 결정하는 저항의 저항값의 온도 계수를 설정함으로써, 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율의 온도 특성을 설정해도 좋다. 이 경우에도, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

정전류 회로는, 소정 진폭의 직류 전압에 소정의 주파수 및 진폭의 교류 전압을 중첩한 전압을 발생하는 발진 회로와, 발진 회로의 출력 전압을 전류로 변환하는 전압-전류 변환 회로를 구비하고, 교류 전압의 주파수의 온도 특성을 설정함으로써, 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율의 온도 특성을 설정하는 것이 바람직하다.

이 경우, 정전류 회로를 집적 회로로 구성하여 회로상의 정수 설정을 용이하게 행할 수 없는 경우라도, 교류 전압의 발진 주파수를 결정하기 위한 저항이나 콘덴서를 외부에 부착하는 구성을 채용하여, 이들 저항이나 콘덴서의 온도 계수를 선택함으로써, 검출부 임피던스의 교류 성분의 온도 특성을 설정할 수 있다.

정전류 회로는 소정의 진폭의 직류 전류를 출력하는 직류 정전류 회로와, 소정의 주파수 및 진폭의 교류 전류를 출력하는 교류 정전류 회로를 구비하고, 직류 전류의 진폭의 온도 특성과, 교류 전류의 주파수의 온도 특성과, 교류 전류의 진폭의 온도 특성 중 적어도 하나를 설정함으로써, 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율과, 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율과, 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율의 온도 특성과, 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율의 온도 특성 중 어느 하나 이상을 설정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 간단한 회로 구성과, 회로상의 정수의 설정에 의해, 변위에 대한 검출 코일의 임피던스의 온도 계수의 변화를 보상할 수 있다.

검출부는 검출 코일과, 검출 코일에 직렬 접속되어, 코어의 변위에 의해 임피던스가 변화하지 않는 회로 소자를 구비하고, 신호 처리 회로는 정전류에 의해 발생하는 검출 코일과 회로 소자의 직렬 회로의 양단 전압의 피크값에 따라 코어와검출 코일의 위치 정보를 나타내는 변위 신호를 출력하고, 회로 소자의 임피던스의 교류 성분 및 직류 성분과, 회로 소자의 임피던스의 교류 성분 및 직류 성분의 온도 계수 중 적어도 하나를 설정함으로써, 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율과, 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율의 온도 특성 중 적어도 하나를 설정하는 것이 바람직하다.

이 경우, 정전류 회로를 집적 회로로 구성하여 회로상의 정수 설정을 용이하게 행할 수 없는 경우라도, 변위에 대한 검출부 임피던스의 온도 계수의 변화를 간단한 회로로 보상할 수 있다.

회로 소자는 저항인 것이 바람직하다. 이 경우, 낮은 비용으로 검출부의 임피던스를 제어할 수 있다.

회로 소자는 인덕터인 것이 바람직하다. 이 경우, 낮은 비용으로 검출부의 직류 저항과 교류 임피던스를 제어할 수 있다.

정전류 회로는 직류 전류의 진폭, 교류 전류의 주파수 및 진폭을 설정하는 저항과, 저항의 값을 설정하는 디지털 타이밍 수단을 구비하는 집적 회로로 이루어지고, 디지털 트리밍 수단에 의해 저항의 값을 설정함으로써, 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율과, 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율과, 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율의 온도 특성과, 검출부의 임피던스 교류 성분과 직류 성분의 비율의 온도 특성 중 어느 하나 이상을 설정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 변위에 대한 검출 코일의 임피던스의 온도 계수의 변화를 간단한 회로로 용이하게 보상할 수 있다.

신호 처리 회로는 정류 회로와, 정류 회로의 출력을 피크 홀드하는 회로를 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 신호 처리 회로를 간단한 회로로 구성할 수 있다.

신호 처리 회로는 검출부의 출력 전압의 피크값의 온도 계수와는 역극성의 온도 계수를 가지는 증폭기를 구비하고, 증폭기의 출력에 따라 코어와 검출 코일의 위치 정보를 나타내는 변위 신호를 출력하는 것이 바람직하다. 이 경우, 증폭기의 출력은 온도 보상된 변위에만 의존하는 신호이고, 이 출력을 처리함으로써 온도 보상된 변위 신호를 얻을 수 있다.

발진 회로가 발생하는 교류 전압은 삼각파인 것이 바람직하다. 이 경우, 정현파 전압보다 간단하게 교류 전압을 발진 회로로부터 얻을 수 있다.

교류 정전류 회로가 출력하는 교류 전류는 삼각파인 것이 바람직하다. 이 경우, 정현파 전압보다 간단하게 교류 전압을 교류 정전류 회로로부터 얻을 수 있다.

검출 코일의 권선 턴 수, 권선의 감음 피치 및 검출 코일에 입력되는 신호의 주파수는 검출 코일의 권선이 가지는 임피던스 성분의 온도 계수와, 코어가 검출 코일에 대해 상대 변위하는 것에 기인하는 검출 코일의 임피던스 성분의 온도 계수가 동일하게 되는 각 값인 것이 바람직하다. 이 경우, 코어가 관입되어 있지 않은 경우의 검출 코일의 임피던스를 제어하여, 임피던스의 온도 변화가 코어와 검출 코일의 상대 변위에 의해 변하지 않도록 할 수 있다.

코어는 검출 코일의 권선이 가지는 임피던스 성분의 온도 계수와, 코어가 검출 코일에 상대 변위하는 것에 기인하는 검출 코일의 임피던스 성분의 온도 계수가 같아지는 재료로 형성해도 된다. 이 경우도, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

코어에 실시된 표면 처리는 검출 코일의 권선이 가지는 임피던스 성분의 온도 계수와, 코어가 검출 코일에 상대 변위하는 것에 기인하는 검출 코일의 임피던스 성분의 온도 계수가 동일해 지는 표면 처리여도 된다. 이 경우도, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

코어는 적어도 표면을 부피 저항율의 온도 계수가 작은 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 코어가 관입되어 있는 경우의 검출 코일의 임피던스의 온도 변동을 작게 할 수 있다.

코어는 적어도 표면을 니켈-크롬 합금, 니켈-크롬-철 합금, 철-크롬-알루미늄 합금, 구리-니켈 합금, 망가닌 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 적어도 코어의 표면을 부피 저항율의 온도 계수가 작은 재료로 용이하게 형성할 수 있다.

코어는 원하는 길이로 절단한 전열선을 구부림 가공하여 형성한 것이 바람직하다. 이 경우, 코어가 관입되어 있는 경우의 검출 코일의 임피던스의 온도 변동을 보다 작게 할 수 있고, 또한 재료의 손실을 적게 할 수 있다.

전열선은 니켈-크롬 합금, 니켈-크롬-철 합금, 철-크롬-알루미늄 합금, 구리-니켈 합금, 망가닌 중 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 원하는 길이로 절단한 전열선을 구부림 가공하여 용이하게 형성할 수 있다.

검출 코일의 권선은 니크롬, 망가닌, 구리-니켈 합금 중 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 코어가 관입되어 있는 경우의 검출 코일의 임피던스의 온도 변동을 작게 하는 것이 가능하다.

코어의 단부로부터 소정의 길이 부분은 다른 부분보다 자속이 통과하기 쉬운 것이 바람직하다. 이 경우, 단부 효과가 경감되어, 출력의 직선성을 확보할 수 있는 구간을 확대할 수 있다.

코어의 단부로부터 소정의 길이 부분은 다른 부분보다 굵은 것이 바람직하다. 이 경우, 금속 사출 성형으로 코어를 성형하는 경우에 유리하고, 혹은 2부재의 조합으로도 코어를 용이하게 형성할 수 있다.

코어의 단부로부터 소정의 길이 부분은 다른 부분보다 투자율이 높은 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 코어의 굵기를 일정하게 할 수 있으므로 역학적으로 안정되고, 또한, 2부재의 조합으로도 코어를 용이하게 형성할 수 있다.

코어의 단부로부터 소정 길이의 부분은 다른 부분보다 투자율이 높은 재료로 표면 처리되는 것이 바람직하다. 이 경우, 코어의 굵기를 일정하게 할 수 있으므로 역학적으로 안정되고, 만곡된 코어라도 용이하게 형성할 수 있다.

코어는 단부로부터 소정 길이의 부분의 표면에 퍼멀로이 도금을 실시한 전자 스테인레스로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 코어의 단부와 다른 부분의 투자율의 밸런스가 좋고, 또한 내식성에도 우수하다.

코어의 단부는 챔퍼링 처리를 행해 에지를 제거하는 것이 바람직하다. 이 경우, 보빈의 내부에서 코어가 걸리지 않아, 걸림에 의한 직선성의 악화를 방지할 수 있다.

검출 코일은 소정의 곡률로 만곡된 형상을 가지고 있고, 검출 코일을 고정하여, 검출 코일의 곡률 변화를 교정하는 수단을 가지는 하우징을 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 검출 코일의 곡률 변화를 교정 및 방지할 수 있다.

하우징은 검출 코일의 내측 반경 부분의 적어도 일부에 접함으로써, 검출 코일의 곡률 변화를 교정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 검출 코일의 곡률 변화를 확실하게 교정 및 방지할 수 있다.

위치 센서는 검출 코일을 감은 보빈을 구비하고, 조립전에 코일과 보빈을 수지 몰드하는 것이 바람직하다. 이 경우, 조립시의 단선(斷線) 방지, 진동·충격에 대한 단선 방지를 도모할 수 있고, 또한, 만곡 보빈의 경우, 변형을 교정한 상태에서 수지 몰드함으로써, 하우징측에 검출 코일의 곡률 변화를 교정하는 수단이 없어도, 검출 코일의 곡률 변화를 교정 및 방지할 수 있다.

위치 센서는 검출 코일을 각각 감은 2개의 보빈을 구비하고, 조립전에 2개의 검출 코일과 2개의 보빈을 일체로 수지 몰드하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 효과에 추가하여, 2개의 검출 코일의 위치 관계가 어긋나지 않아, 조립시의 위치 어긋남에 의한 2계통의 검출부간의 출력 변동이 발생하지 않는다.

위치 센서는 검출 코일 및 코어를 각각 2개 구비하고, 2개의 검출 코일에 각각 관입되는 2개의 코어를 일체로 수지 몰드하는 것이 바람직하다. 이 경우도, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

검출 코일은 동일한 곡률로 만곡된 2개의 검출 코일을 구비하고, 코어는 회전축을 중심으로 회전함으로써 2개의 검출 코일에 각각 관입되며, 동일한 곡률로만곡된 2개의 코어를 구비하고, 2개의 검출 코일은 코어의 회전축 방향으로 겹쳐 배치되는 것이 바람직하다.

이 경우, 검출 코일의 권선부의 예상 각도, 가동 블록의 기계적 회전 각도를 크게 할 수 있으므로, 검출 코일의 임피던스의 직선성이 양호한 회전 각도의 범위를 확대할 수 있다. 또한, 2개의 검출 코일의 수단을 동일하게 할 수 있으므로, 2개의 검출 코일의 특성을 동일하게 할 수 있어, 코일 가공, 비용면에서 유리해진다.

검출 코일은 상호 다른 곡률로 만곡된 2개의 검출 코일을 구비하고, 코어는 회전축을 중심으로 회전함으로써 2개의 검출 코일에 각각 관입되며, 상호 다른 곡률로 만곡된 2개의 코어를 구비하고, 2개의 검출 코일은 코어의 회전축에 대해 동일 회전 각도상에, 또한 동일 평면상에 배치되는 것이 바람직하다.

이 경우, 검출 코일의 권선부의 예상 각도, 가동 블록의 기계적 회전 각도를 크게 할 수 있으므로, 검출 코일의 임피던스의 직선성이 양호한 회전 각도의 범위를 확대할 수 있음과 동시에, 박형화가 가능해진다.

신호 처리 회로는 검출부의 출력 전압의 피크값을 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로와, 디지털 신호를 디지털 트리밍하는 보정 회로를 구비하는 신호 보정 회로를 구비하고, 신호 처리 회로가 출력하는 변위 신호는 위치 검출에 필요한 분해능을 만족하는 비트수의 디지털 신호인 것이 바람직하다.

이 경우, 위치 센서의 출력이 입력되어 처리하는 시스템(예를 들면, ECU)이 디지털 회로인 경우, 위치 센서의 출력이 아날로그 신호이면 쓸데없는 AD 변환, DA변환을 반복함으로써 오차가 발생하고, 또한 응답 지연을 동반하지만, 위치 센서의 출력은 디지털 출력이므로 이러한 문제가 발생하지 않는다. 또한, 아날로그 출력에 비해 신호 전달시에 외부 노이즈의 영향을 받지 않는다. 또한, 필요한 분해능을 만족하는 비트수의 디지털 신호이므로, ECU측은 리얼 타임으로 판독을 할 수 있고, 또한 처리를 신속하게 행할 수 있다.

신호 처리 회로는 검출부의 출력 전압의 피크값을 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로와, 디지털 신호를 디지털 트리밍하는 보정 회로를 구비하는 신호 보정 회로를 구비하고, 신호 처리 회로가 출력하는 변위 신호는 출력 개시 신호와, 출력 개시 신호가 출력되고 나서 위치 정보에 따른 시간을 거쳐 출력되는 펄스 신호로 구성되는 것이 바람직하다.

이 경우, 위치 센서의 출력이 입력되어 처리하는 시스템(예를 들면, ECU)이 디지털 회로인 경우, 위치 센서의 출력이 아날로그 신호이면 쓸데없는 AD 변환, DA 변환을 반복함으로써 오차가 발생하고, 또한 응답 지연이 동반되지만, 위치 센서의 출력은 디지털 출력이므로, 이러한 문제가 발생하지 않는다. 또한, 아날로그 출력에 비해 신호 전달시에 외부 노이즈의 영향을 받지 않음과 동시에, 신호선을 하나로 삭감할 수 있다.

신호 처리 회로는 검출부의 출력 전압의 피크값을 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로와, 디지털신호를 디지털 트리밍하는 보정 회로를 구비하는 신호 보정 회로를 구비하고, 신호 처리 회로가 출력하는 변위 신호는 출력 개시 신호와, 출력 개시 신호에 연속해서 출력되는 위치 정보에 따른 듀티비의 펄스 신호로 구성되어도 된다. 이 경우도, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

신호 처리 회로는 검출부의 출력 전압의 피크값을 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로와, 디지털 신호를 디지털 트리밍하는 보정 회로를 구비하는 신호 보정 회로를 구비하고, 신호 처리 회로가 출력하는 변위 신호는 출력 개시 신호와, 출력 개시 신호에 연속해서 출력되는 위치 정보에 따른 펄스폭의 펄스 신호로 구성되어도 된다. 이 경우도, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

신호 처리 회로는 검출부의 출력 전압의 피크값을 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로와, 디지털 신호를 디지털 트리밍하는 보정 회로를 구비하는 신호 보정 회로를 구비하고, 신호 처리 회로가 출력하는 변위 신호는 출력 개시 신호와, 출력 개시 신호에 연속해서 출력되는 위치 정보에 따른 수의 펄스 신호로 구성되어도 된다. 이 경우도, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

검출 코일을 2개 구비하고, 2개의 검출 코일은 구조 부재에 부착된 동일한 코어를 공용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 검출부의 2중화에 따르는 비용 상승을 저감시킬 수 있다.

검출 코일을 2개 구비하고, 동일한 정전류가 소정의 주파수 및 진폭의 정전량을 2개의 검출 코일에 출력하는 것이 바람직하다. 이 경우도, 검출부의 2중화에 따르는 비용 상승을 저감시킬 수 있다.

상기 각 회로의 능동 회로는 모놀리식 IC로 구성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 검출부의 2중화에 따르는 비용 상승을 저감할 수 있고, 특히 IC부는 가장 비용이 높은 부품이므로, 공용화의 메리트가 크다.

상기와 같이, 본 발명에 의하면, 변위에 대한 검출 코일의 임피던스의 온도 계수의 변화를 간단한 회로로 보상할 수 있는 위치 센서를 제공할 수 있고, 차재의 엑셀 폐달 검출용 위치 센서, 발전 설비 등의 플랜트용에 이용하는 위치 센서, 원동기 부착 자전거에 이용하는 각도 검출용의 위치 센서 등에 적합하게 이용할 수 있다.

Claims

소정의 진폭의 직류 전류에 소정의 주파수 및 진폭의 교류 전류를 중첩한 정전류를 출력하는 정전류 회로;

상기 정전류가 공급되는 적어도 검출 코일로 이루어지는 검출부;

상기 검출 코일에 대해 상기 검출 코일의 권축 방향으로 상대 변위하는 자성 재료로 이루어지는 코어; 및

상기 정전류에 의해 발생하는 상기 검출부의 출력 전압의 피크값에 따라 상기 코어와 상기 검출 코일의 위치 정보를 나타내는 변위 신호를 출력하는 신호 처리 회로를 구비하고,

상기 코어의 상기 검출 코일에 대한 전체 변위 구간에서의 상기 검출부의 출력 전압의 피크값의 온도 계수의 변동폭이 상기 코어의 상기 검출 코일에 대한 전체 변위 구간에서 상기 소정의 주파수에서의 상기 검출부 임피던스의 교류 성분의 온도 계수의 변동폭보다 작아지도록, 상기 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율과, 상기 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율과, 상기 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율의 온도 특성과, 상기 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율의 온도 특성 중 어느 하나 이상을 설정하는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 코어는 상기 검출 코일의 권선내에 관입 자유로운것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 검출부의 출력 전압의 직류 성분의 온도 계수는 상기 검출 코일의 권선내에 대한 코어의 관입량이 최소인 경우의 상기 검출부의 출력 전압의 교류 성분의 온도 계수보다 상기 코어의 관입량이 최대인 경우의 상기 검출부의 출력 전압의 교류 성분의 온도 계수에 가까운 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 정전류 회로는 소정의 진폭의 직류 전압에 소정의 주파수 및 진폭의 교류 전압을 중첩한 전압을 발생하는 발진 회로와, 상기 발진 회로의 출력 전압을 전류로 변환하는 전압-전류 변환 회로를 구비하고,

상기 직류 전압과 교류 전압을 각각 설정함으로써, 상기 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율을 설정하는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 정전류 회로는 소정의 진폭의 직류 전압에 소정의 주파수 및 진폭의 교류 전압을 중첩한 전압을 발생하는 발진 회로와, 상기 발진 회로의 출력 전압을 전류로 변환하는 전압-전류 변환 회로를 구비하고,

상기 발진 회로가 구비하는 직류 전압의 값을 결정하는 저항의 저항치의 온도 계수를 설정함으로써, 상기 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율의 온도 특성을 설정하는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 정전류 회로는 소정의 진폭의 직류 전압에 소정의 주파수 및 진폭의 교류 전압을 중첩한 전압을 발생하는 발진 회로와, 상기 발진 회로의 출력 전압을 전류로 변환하는 전압-전류 변환 회로를 구비하고,

상기 교류 전압의 주파수의 온도 특성을 설정함으로써, 상기 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율의 온도 특성을 설정하는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 정전류 회로는 소정의 진폭의 직류 전류를 출력하는 직류 정전류 회로와, 소정의 주파수 및 진폭의 교류 전류를 출력하는 교류 정전류 회로를 구비하고,

상기 직류 전류의 진폭의 온도 특성과, 상기 교류 전류의 주파수의 온도 특성과, 상기 교류 전류의 진폭의 온도 특성 중 적어도 하나를 설정함으로써, 상기 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율과, 상기 검출부의 임피던스 교류 성분과 직류 성분의 비율과, 상기 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율의 온도 특성과, 상기 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율의 온도 특성 중 어느 하나 이상을 설정하는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 검출부는 상기 검출 코일과, 상기 검출 코일에 직렬 접속되고, 상기 코어의 변위에 의해 임피던스가 변화하지 않는 회로 소자를 구비하고,

상기 신호 처리 회로는 상기 정전류에 의해 발생하는 상기 검출 코일과 회로 소자의 직렬 회로의 양단 전압의 피크값에 따라 상기 코어와 상기 검출 코일의 위치 정보를 표시하는 변위 신호를 출력하고,

상기 회로 소자의 임피던스의 교류 성분 및 직류 성분과, 상기 회로 소자의 임피던스의 교류 성분 및 직류 성분의 온도 계수 중 적어도 하나를 설정함으로써, 상기 검출부의 임피던스 교류 성분과 직류 성분의 비율과, 상기 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율의 온도 특성 중 적어도 하나를 설정하는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 8 항에 있어서, 상기 회로 소자는 저항인 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 8 항에 있어서, 상기 회로 소자는 인덕터인 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 정전류 회로는 상기 직류 전류의 진폭, 상기 교류 전류의 주파수 및 진폭을 설정하는 저항과, 상기 저항의 값을 설정하는 디지털 트리밍 수단을 구비하는 집적 회로로 이루어지고,

상기 디지털 트리밍 수단에 의해 상기 저항의 값을 설정함으로써, 상기 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율과, 상기 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율과, 상기 정전류의 직류 전류와 교류 전류의 비율의 온도 특성과,상기 검출부의 임피던스의 교류 성분과 직류 성분의 비율의 온도 특성 중 어느 하나 이상을 설정하는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 신호 처리 회로는 정류 회로와, 상기 정류 회로의 출력을 피크 홀드하는 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 신호 처리 회로는 상기 검출부의 출력 전압의 피크값의 온도 계수와는 역극성의 온도 계수를 가지는 증폭기를 구비하고, 상기 증폭기의 출력에 따라 상기 코어와 상기 검출 코일의 위치 정보를 표시하는 변위 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 4 항에 있어서, 상기 발진 회로가 발생하는 교류 전압은 삼각파인 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 7 항에 있어서, 상기 교류 정전류 회로가 출력하는 교류 전류는 삼각파인 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 검출 코일의 권선 턴 수, 권선의 감음 피치, 및 상기 검출 코일에 입력되는 신호의 주파수는 상기 검출 코일의 권선이 가지는 임피던스 성분의 온도 계수와, 상기 코어가 상기 검출 코일에 대해 상대 변위하는 데 기인하는 상기 검출 코일의 임피던스 성분의 온도 계수가 동일하게 되는 각 값인 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 코어는 상기 검출 코일의 권선이 가지는 임피던스 성분의 온도 계수와, 상기 코어가 상기 검출 코일에 상대 변위하는 데 기인하는 상기 검출 코일의 임피던스 성분의 온도 계수가 같아지는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 코어에 실시된 표면 처리는 상기 검출 코일의 권선이 가지는 임피던스 성분의 온도 계수와, 상기 코어가 상기 검출 코일에 상대 변위하는 데 기인하는 상기 검출 코일의 임피던스 성분의 온도 계수가 동일하게 되는 표면 처리인 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 코어는 적어도 표면이 부피 저항율의 온도 계수가 작은 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 위치 센서
제 19 항에 있어서, 상기 코어는 적어도 표면이 니켈-크롬 합금, 니켈-크롬-철 합금, 철-크롬-알루미늄 합금, 구리-니켈 합금, 망가닌 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 19 항에 있어서, 상기 코어는 원하는 길이로 절단한 전열선을 구부림 가공하여 형성한 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 21 항에 있어서, 상기 전열선은 니켈-크롬 합금, 니켈-크롬-철 합금, 철-크롬-알루미늄 합금, 구리-니켈 합금, 망가닌 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 검출 코일의 권선은 크롬, 망가닌, 구리-니켈 합금 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 코어의 단부로부터 소정의 길이 부분은 다른 부분보다 자속이 통과하기 쉬운 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 24 항에 있어서, 상기 코어의 단부로부터 소정의 길이 부분은 다른 부분보다 굵은 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 24 항에 있어서, 상기 코어의 단부로부터 소정의 길이 부분은 다른 부분보다 투자율이 높은 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 24 항에 있어서, 상기 코어의 단부로부터 소정의 길이 부분은 다른 부분보다 투과율이 높은 재료로 표면 처리된 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 27 항에 있어서, 상기 코어는 단부로부터 소정의 길이 부분의 표면에 퍼말로이 도금을 실시한 전자 스테인레스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 코어의 단부는 챔퍼링 처리를 행해 에지가 제거된 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 검출 코일은 소정의 곡률로 만곡된 형상을 가지고 있고, 상기 검출 코일을 고정하여, 상기 검출 코일의 곡률 변화를 교정하는 수단을 가지는 하우징을 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 30 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 검출 코일의 내측 반경 부분의 적어도 일부에 접함으로써, 상기 검출 코일의 곡률 변화를 교정하는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 검출 코일을 감은 보빈을 구비하고, 조립하기 전에 상기 코일과 보빈을 수지 몰드한 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 검출 코일을 각각 감은 2개의 보빈을 구비하고, 조립하기 전에 상기 2개의 검출 코일과 상기 2개의 보빈을 일체로 수지 몰드한 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 검출 코일 및 상기 코어를 각각 2개 구비하고, 상기 2개의 검출 코일에 각각 관입되는 상기 2개의 코어를 일체로 수지 몰드한 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 검출 코일은 동일한 곡률로 만곡된 2개의 검출 코일을 구비하고,

상기 코어는 회전축을 중심으로 회전함으로써 상기 2개의 검출 코일에 각각 관입되며, 동일한 곡률로 만곡된 2개의 코어를 구비하고,

상기 2개의 검출 코일은 상기 코어의 회전축 방향으로 겹쳐 배치되는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 검출 코일은 상호 다른 곡률로 만곡된 2개의 검출 코일을 구비하고,

상기 코어는 회전축을 중심으로 회전함으로써 상기 2개의 검출 코일에 각각 관입되고, 상호 다른 곡률로 만곡된 2개의 코어를 구비하고,

상기 2개의 검출 코일은 상기 코어의 회전축에 대해 동일 회전 각도상에, 또한 동일 평면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 신호 처리 회로는 상기 검출부의 출력 전압의 피크값을 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로와, 상기 디지털 신호를 디지털 트리밍하는 보정 회로를 구비하는 신호 보정 회로를 구비하고,

상기 신호 처리 회로가 출력하는 상기 변위 신호는 위치 검출에 필요한 분해 능을 만족하는 비트수의 디지털 신호인 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 신호 처리 회로는 상기 검출부의 출력 전압의 피크값을 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로와, 상기 디지털 신호를 디지털 트리밍하는 보정 회로를 구비하는 신호 보정 회로를 구비하고,

상기 신호 처리 회로가 출력하는 상기 변위 신호는 출력 개시 신호와, 상기 출력 개시 신호가 출력되고 나서 상기 위치 정보에 따른 시간을 거쳐 출력되는 펄스 신호로 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 신호 처리 회로는 상기 검출부의 출력 전압의 피크값을 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로와, 상기 디지털 신호를 디지털 트리밍하는 보정 회로를 구비하는 신호 보정 회로를 구비하고,

상기 신호 처리 회로가 출력하는 상기 변위 신호는 출력 개시 신호와, 상기 출력 개시 신호에 연속해서 출력되는 상기 위치 정보에 따른 듀티비의 펄스 신호로구성되는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 신호 처리 회로는 상기 검출부의 출력 전압의 피크값을 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로와, 상기 디지털 신호를 디지털 트리밍하는 보정 회로를 구비하는 신호 보정 회로를 구비하고,

상기 신호 처리 회로가 출력하는 상기 변위 신호는 출력 개시 신호와, 상기 출력 개시 신호에 연속해서 출력되는 상기 위치 정보에 따른 펄스폭의 펄스 신호로 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 신호 처리 회로는 상기 검출부의 출력 전압의 피크값을 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로와, 상기 디지털 신호를 디지털 트리밍하는 보정 회로를 구비하는 신호 보정 회로를 구비하고,

상기 신호 처리 회로가 출력하는 상기 변위 신호는 출력 개시 신호와, 상기 출력 개시 신호에 연속해서 출력되는 상기 위치 정보에 따른 수의 펄스 신호로 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 검출 코일을 2개 구비하고, 상기 2개의 검출 코일은 구조 부재에 부착된 동일한 상기 코어를 공용하는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 검출 코일을 2개 구비하고, 동일한 상기 정전류 회로가 소정 주파수 및 진폭의 정전류를 상기 2개의 검출 코일에 출력하는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
제 43 항에 있어서, 상기 각 회로의 능동 회로는 모놀리식 IC로 구성한 것을 특징으로 하는 위치 센서.